CN207227348U - 废旧橡胶裂解系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种废旧橡胶裂解系统，包括进料装置、油气收集装置、除氧装置、加热装置，以及依次密封连接的低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室，所述微波裂解室设置有微波源；所述进料装置与低温热裂解室进料口密封连接；所述油气收集装置与低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室连接；所述除氧装置与低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室连接，用于使低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室处于无氧或贫氧状态；所述加热装置用于对低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室进行加热。本实用新型可以有效降低裂解过程中能源消耗，提高废旧轮胎裂解效率和裂解炭黑质量。

Description

废旧橡胶裂解系统

技术领域

本实用新型涉及一种废旧橡胶裂解系统，尤其涉及一种传热裂解与微波裂解相结合的复合裂解，可用于废旧轮胎等的裂解处理，属于循环经济及节能减排技术领域。

背景技术

随着废旧轮胎的大量产生，废旧轮胎的回收处理产业有了较大发展，我国每年产生近4亿条废旧轮胎，需要大力发展废旧轮胎的回收处理产业。目前我国废轮胎主要用于生产再生胶和胶粉，再生胶生产能耗高、污染重，在世界范围内逐渐被淘汰；胶粉产品在我国的市场应用还未大面积推广、生产能力有限。此外，橡胶产品经过2－3次重复利用后就不能再用于生产橡胶制品，“热裂解”技术是废轮胎循环利用的最终途径，也是废旧轮胎处理的重要方法之一。

“热裂解”技术可将废旧轮胎分解成45％的燃料油、35％的炭黑、10％的钢丝和10％的可燃性气体，经济价值很大。区别于“土法炼油”，“热裂解”技术可实现废旧轮胎中各类资源的充分回收，不污染环境，属于循环经济及节能减排领域。所以，目前有关轮胎裂解处理技术也在不断进步。

CN104031672A发明提供一种废旧轮胎的连续热裂解方法和装置，该方法包括以下步骤：(1)将废旧轮胎物料在230-250℃下预热(15-25)分钟，真空下抽除预热过程中产生的气体；(2)将步骤(1)得到的物料升温至340-360℃，并在340-360℃下裂解(8-12)分钟，使天然橡胶裂解，真空下抽除裂解过程中产生的气体；(3)将步骤(2)得到的物料升温至440-460℃，并在440-460℃下裂解(8-12)分钟，使顺丁橡胶和丁苯橡胶裂解，真空下抽除裂解过程中产生的气体；(4)将步骤(3)得到的物料升温至540-560℃，并在540-560℃下裂解(8-12)分钟，使炭黑表面的碳质沉积物裂解，真空下抽除裂解过程中产生的气体。该方法和装置可有效去除炭黑表面的沉积物，提高炭黑的活性及质量，以低能耗实现了废旧轮胎裂解的连续生产。

发明专利CN201310204208.0涉及一种工业连续化环保节能型废轮胎热裂解设备，可有效解决废轮胎热裂解设备安全性能差和使用寿命短的问题，技术方案是，包括输送机、螺旋进料器、冷凝器、绞龙机、磁选机、循环泵和燃气发电机，第一输送机的出料端置于第二输送机进料口上方，第二输送机出料端置于螺旋进料器进料口上方，螺旋进料器出料端与裂解釜进料端相连，裂解釜出料端经出气筒与反应塔进气口相连，反应塔出气端分别经第一冷凝器和第二冷凝器与储油罐相连，储油罐与第三冷凝器、不凝气体的洗涤罐、碱液储罐、除液罐、缓冲罐、真空泵、清洗罐、压缩机、气体存储罐、气体减压罐依次相连通，构成不凝的可燃气体提取系统，本发明安全可靠，使用寿命长、效果好。

CN103596906A涉及用于经由微波辐射对有机物质进行受控还原的设备和过程，一种用于在基本上氧气减少的还原气氛中，使用微波能还原或解聚有机物质的可控制连续供给系统和过程。在微波巷道中由多个磁控管产生微波能。可以从微波巷道提取气态产物以用于再循环或分析，诸如液体收集装置的收集器可以用于单独地收集固体产物的漂浮成分和沉入成分，同时防止还原气氛从系统泄漏。

CN103333709A公开了一种圆盘式微波连续裂解装置，包括供料组件、微波裂解组件、出料组件和控制组件，它们依次连通，微波裂解组件包括微波发生器、非金属密封板、裂解腔体、旋转圆盘、圆盘驱动电机，非金属密封板将裂解腔体分隔成上下两部分，旋转圆盘在裂解腔体的下部、与圆盘驱动电机驱动旋转配合，微波发生器布置在裂解腔体上面的圆形法兰上，还公开一种使用上述裂解装置裂解废旧橡胶的方法，采用圆盘式裂解腔体，并通过非金属密封板分成上下腔体，提高了废旧轮胎微波裂解效率，并且为保证圆盘运转平稳，防止高温变形，在旋转圆盘的下表面还可设置一条或数条环形导轨，用以支撑旋转圆盘，并使其在导轨上转动优化裂解效果。

总之，目前轮胎的热裂解技术有传热裂解，也有微波裂解。传热裂解虽然有各种结构形式，基本原理相同，利用热传导的方法来加热裂解轮胎技术，在国内外普遍使用。但是，热裂解也存在一些问题：大部分热裂解要求抽取轮胎中的钢丝，增加了能耗；二，在裂解过程中有气体外溢引起不安全隐患；三，裂解室由于进、出料等密封系统较差，增加了氧气的进入量，影响裂解的安全生产。四，在裂解油气处理成液体油后的可燃不凝气体被排放，污染了环境并浪费了能源。

微波裂解技术是近年来发展起来的一项比较新的裂解技术，通常是在惰性氮气体环境中利用微波能将轮胎材料中的化学键断开，打开高分子聚合物大分子链，而后经分离得到液油、燃气及炭黑。其惰性氮气环境避免了裂解过程有机物的氧化，阻止了如呋喃等有毒物质的产生。这种对裂解环境的控制大大改善了各种回收产品，特别是炭黑品质的稳定性。因此，轮胎微波裂解相比热裂解优势十分明显。同样，微波裂解也存在一些问题：一，微波裂解要实现规模化工业化生产还有一定的困难，CN 103596906 A专利中的微波裂解室是一个很长的矩形箱体，箱顶部设置了许多的磁控管，产能越大裂解室越长磁控管也就越多，由于磁控管微波的耦合效应差，导致输入功率有效利用率大大降低，电能转换为微波能的效率只有不到60％；二，设备制造和控制难度加大，由于在裂解过程有大量的可燃油气体，箱体密封问题将产生安全隐患，另外裂解温度控制也比较困难；三，生产成本较高，轮胎从升温到完全裂解结束是一个较为缓慢过程，需要消耗大量的电力，降低了轮胎裂解的经济效益。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种废旧橡胶裂解系统，采用传热裂解与微波裂解相结合的复合裂解方法，结合两种裂解的加热裂解特性改造组合使用，以实现解决目前废旧轮胎裂解存在的生产成本较高、炭黑产品质量较差、污染环境等问题。

本实用新型提供的废旧橡胶裂解系统，包括进料装置、油气收集装置、除氧装置、加热装置，以及依次密封连接的低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室，所述微波裂解室设置有微波源；所述进料装置与低温热裂解室进料口密封连接；所述油气收集装置与低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室连接；所述除氧装置与低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室连接，用于使低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室处于无氧或贫氧状态；所述加热装置用于对低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室进行加热。

本实用新型利用除氧装置使低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室处于无氧或贫氧状态，加热装置使低温热裂解室的温度维持在200℃-400℃，使高温热裂解室、微波裂解室维持在500℃-800℃。需裂解的胶块通过进料装置进入低温热裂解室，并经低温热裂解室、高温热裂解室和微波裂解室三个阶段裂解。首先进入200℃-400℃环境的低温热裂解室内，胶块在低温热裂解(10-30)分钟后，胶块外部表层温度才能初步达到裂解的程度，其内部还远未达到裂解的温度值，再进入第二阶段的高温热裂解，胶块在500℃-800℃环境中被继续加热裂解，在(10-30)分钟的加热裂解过程中，控制胶块裂解到30％到50％的程度，随即进入微波裂解室裂解，处于500℃-800℃环境中的胶块在微波能的作用下，(10-30)分钟可以快速全部彻底裂解。上述裂解过程，如果全部使用热裂解，由于胶块传热效率低且传热不均匀，其结果裂解时间较长，能源消耗比较大，由外向内传热加热胶块存在温差，导致裂解均匀性较差，影响碳黑产品质量。裂解过程中产生的油气体被油气收集装置收集。

本实用新型先将胶块热裂解到30％到50％的程度后，再进入500℃-800℃环境中的微波裂解室，主要考虑微波能由内向外的加热特性，热裂解的胶块此时在微波能的作用下，胶块内部可以瞬时升温裂解，同时加速其他没有完全裂解全部裂解，实现胶块第三阶段最重要的均质化裂解。热裂解中的胶块由于其温度很高，较小功率的微波能就可以加速胶块裂解，从而达到了本实用新型传热裂解与微波裂解并用的废旧轮胎裂解方法的目标。充分结合了微波由内向外加热的特性和传热加热由外向内加热的特性，胶块裂解到30％到50％的程度，其表面阻碍微波能穿透的障碍得以消除，实现两种模式功能互补并用的裂解方法。

本实用新型微波裂解的微波源仅使用一只100Kw或更大功率磁控管，其本身具有完整的自我保护装置，不存在多只磁控管同时使用存在的微波耦合效应差、电能利用效率低的问题，电能的转换效率可以达到90％以上。必要时，本实用新型可以通过设置控制器，跟踪控制轮胎胶块裂解过程中返回微波能大小的情况，来调控磁控管微波能输出功率，系统控制自动化水平很高，另外，微波裂解设备具有完整的微波安全防护措施，保证操作人员的安全。

所述高温热裂解室与微波裂解室串联为一体，高温热裂解室内的输送带高于微波裂解室内的输送带；所述低温热裂解室通过惰性气体密封旋转装阀与高温热裂解室连接。经过低温热裂解室裂解的废旧橡胶控制在0.5％到5％，胶块外部表层温度才能初步达到裂解的程度，其内部还远未达到裂解的温度值，产生的炭黑较少，低温热裂解室可以通过惰性气体密封旋转装阀与高温热裂解室连接，低温热裂解室的出料端高于高温热裂解室的进料端。经过高温热裂解室裂解的废旧橡胶控制在30％到50％，高温热裂解室与微波裂解室串联为一体，在裂解过程中，高温热裂解室、微波裂解室中具有大量裂解油气体，氧气的含量一定要严格控制，在高温热裂解室的进料口设置惰性气体密封旋转阀，微波裂解室的出料口也可以设置惰性气体密封旋转阀，通过惰性气体密封旋转阀严格控制氧含量，避免出现安全隐患。而低温热裂解室与高温热裂解室之间温差很大，低温热裂解室基本不存在安全隐患。高温热裂解室内的输送带高于微波裂解室内的输送带，两者之间存在落差，使物料从高温热裂解室输送带落入微波热裂解室时出现翻滚搅动。另外，由于微波裂解与高温热裂解的时间可能不同，一般采用两条输送带分别控制裂解速度，即，高温热裂解室、微波热裂解室中各有一条输送带；鉴于串联在一起，也可以使用一条输送带，此时，物料在两个裂解室内停留的时间相同，不利于控制在两个裂解室中不同的裂解时间。低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室也可以串联为一体，共用一条输送带。

惰性气体密封旋转阀每一隔断物料中的空气被充入的惰性气体挤出并从排气口排出，使得物料中氧气含量达到设计要求。一般充入氮气。

本实用新型所述油气收集装置包括依次连接的旋风分离器、冷凝器、脱硫与净气装置，所述旋风分离器与所述低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室连接。裂解产生的油气体经旋风分离器分离杂质后进入冷凝器，在冷凝器中粗油凝结，可燃不凝气则进入脱硫与净气装置净化处理，净化后的可燃不凝气存储起来，或者制作液化石油气。

或者，所述油气收集装置包括依次连接的旋风分离器、冷凝器、气液分离器、风机、脱硫罐，还包括储油罐，所述储油罐与冷凝器、气液分离器连接，所述旋风分离器与所述低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室连接。由于裂解过程中产生的裂解油汽体中含有杂质，本实用新型先将裂解油汽体进行旋风分离心除杂质作业，再送入冷凝器进行油气分离，冷凝后的粗油被收集，经过气液分离器除杂的可燃不凝气，通过脱硫净气处理后收集到可燃不凝气储罐，然后供发电机发电，另外，当发电机万一出现故障时，通过自动控制管路阀门可燃不凝气可直接到火炬燃烧掉。

本实用新型采用微负压技术，所述油气收集装置还包括真空泵，所述冷凝器通过真空泵与所述脱硫与净气装置连接，利用真空泵形成微负压，微负压热裂解确保在生产过程中气体不外溢，提高热裂解效率，从根本上消除了由于气体外溢而引起的不安全隐患。

本实用新型的加热装置包括余热交换器、直燃热风炉、高温循环热风风机、低温循环热风风机；所述低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室中设置有供热风流通的管道；所述高温循环热风风机、低温循环热风风机分别与余热交换器进气口一、进气口二连接；所述余热交换器的出气口一与直燃热风炉的进口连接，所述余热交换器的出气口二与低温热裂解室的管道的进气端连通，该管道的出气端与所述低温循环热风风机连通；所述直燃热风炉的的出口与高温热裂解室、微波裂解室中的管道的进气端连通，高温热裂解室、微波裂解室中的管道的出气端与所述高温循环热风风机连通。本实用新型低温循环热风的温度是通过与加热高温热裂解室、微波裂解室后的高温循环热风换热而得，大大节约了能耗。低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室中设置有供循环热风流通的管道，使得对废旧橡胶的加热形式为间接加热，避免在裂解过程由于加热风力的作用，将轻质的炭黑粉随裂解油气体带走，增加了后续裂解油气体的处理难度和炭黑浪费。

本实用新型所述直燃热风炉的燃料采用所述油气收集装置分离出的可燃不凝气，本实用新型适合规模化生产要求，符合环保要求，仅在首次使用时，由于没有储存的可燃不凝气体，直燃热风炉需要外接天然气或其他燃料来加热高温循环热风和低温循环热风，当正常生产使用后，采用高效率的可燃性气体回收技术，自产的可燃不凝气体不仅可满足系统使用外，多余的可燃不凝气体作为能源储存起来备用，从而保证热裂解的热能供应。

本实用新型还可以采用电加热装置作为加热装置，该电加热装置安装在低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室的输送带的上、下网带之间，利用电加热装置对裂解室进行加热。

所述进料装置包括喂料机以及与所述喂料机连接的皮带秤，该皮带秤的出料端与所述低温热裂解室通过惰性气体密封旋转阀连接，本实用新型利用皮带秤进入低温热裂解室的废旧橡胶的流量。本实用新型流量的控制是十分重要的，不仅关系到裂解生产的稳定性，重要的裂解过程一系列控制参数与都与流量有着密切的关联。

本实用新型还提供另一种进料装置，该进料装置包括皮带秤、导料板、交替除氧料仓、下料管，所述下料管与低温热裂解室的进料口密封连接，所述交替除氧料仓具有至少两个料仓，所述导料板将皮带秤输送来的废旧橡胶交替导入交替除氧料仓的两个料仓，所述下料管与交替除氧料仓的料仓的出料口对应，废旧橡胶从料仓的出料口进入下料管。所述进料装置还包括皮带输送机、储料仓、下料拨辊和提升机，所述皮带输送机与储料仓连接，所述提升机与皮带秤连接，所述下料拨辊将储料仓中的废旧橡胶拨入提升机。

本实用新型利用皮带秤控制进入低温热裂解室的废旧橡胶的流量。流量的控制是十分重要的，不仅关系到裂解生产的稳定性，重要的裂解过程一系列控制参数与都与流量有着密切的关联。

所述下料管的出料开口的尺寸可调。通过调整下料管出料开口的尺寸，可以控制摊铺在网带上胶块的高度与宽度尺寸。

本实用新型还包括固体物回收装置，该固体物回收装置与所述微波裂解室的出料口通过惰性气体密封旋转阀连接，利用固体物回收装置收集裂解后的固体物，该固体物包括炭黑，对于废旧轮胎来说，固体物还包括钢丝，进一步地，需要对钢丝和炭黑进行分离，可利用磁体将钢丝吸附出来，实现钢丝与炭黑分离，也可以采用其他方式。

本实用新型还包括回收裂解后的固体物，该固体物包括炭黑与钢丝等，固体物回收装置包括冷却螺旋输送机，所述冷却螺旋输送机与设置在微波裂解室出料口的出料斗连接，通过冷却螺旋输送机冷却后，可利用磁选皮带机将钢丝吸附出来，实现钢丝与炭黑分离。

本实用新型将废旧橡胶依次送入无氧或贫氧环境的低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室；其中，废旧橡胶在低温热裂解室中处于200-400℃环境下进行热裂解，在高温热裂解室中处于500-800℃环境下进行热裂解，在微波裂解室中处于500-800℃环境下进行微波裂解；裂解过程中产生的裂解油气体被连续排出低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室；回收裂解过程中产生的固体物。

本实用新型采用无氧或贫氧(含氧量小于1％)热裂解技术，容易制备的惰性气体氮气在空气中的含量近80％，通过充氮气来控制裂解室中的氧含量是各种热裂解技术普遍采用的办法。需裂解的胶块先后进入低温热裂解、高温热裂解和微波裂解三个阶段裂解，主要考虑轮胎胶块的传热系数较低，首先进入200℃-400℃环境的低温热裂解室内，胶块外部表层温度才能初步达到裂解的程度，其内部还远未达到裂解的温度值，再进入第二阶段的高温热裂解，胶块在500℃-800℃环境中被继续加热裂解，第三阶段进入微波裂解室裂解，处于500℃-800℃环境中的胶块在微波能的作用下，可以快速全部彻底裂解。上述裂解过程，如果全部使用热裂解，由于胶块传热效率低且传热不均匀，其结果裂解时间较长，能源消耗比较大，由外向内传热加热胶块存在温差，导致裂解均匀性较差，影响碳黑产品质量。

本实用新型所述热裂解室除低温热裂解室外，高温热裂解室、微波裂解室内的温度一般在500℃以上，防止裂解过程中产生的裂解油汽体在接触到裂解壁板后冷凝成油。

为避免直接加热对裂解产生的油气提取以及炭黑提取造成不必要的影响，例如，采用气体进行直接加热时，由于风力的作用，将裂解过程中产生的轻质炭黑粉随油气体带走，增加后续裂解油气体的处理难度和炭黑浪费，本实用新型采用间接加热的方式对通过低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室的废旧橡胶进行加热。

本实用新型低温热裂解室采用低温循环热风间接加热，高温热裂解室、微波裂解室采用高温循环热风间接加热；其中，低温循环热风的热量通过与加热高温热裂解室、微波裂解室后的高温循环热风进行热交换得到。对高温热裂解室、微波裂解室加热后的高温循环热风的温度仍然较高，通过换热器使得对裂解室加热后的高温循环热风与低温循环热风换热，使得低温循环热风的温度达到设定的要求，大大节约能耗。由于本实用新型采用间接加热，因此，可以使用空气作为介质，如果采用直接加热的方式，则热风介质需要更换为惰性气体，增加了成本。除了采用循环热风加热外，还可以采用电加热等方式。

本实用新型还可以采用电加热的方式对通过低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室的废旧橡胶进行加热，由于每个裂解室在设计时长度不一，为了保证室内的裂解温度，在不同裂解室使用标准设计的电加热板的数量也不一样，一般设置5到7个电加热板。

本实用新型方法裂解的胶块，通过流量控制单元连续先后进入低温热裂解、高温热裂解和微波裂解三个阶段裂解，主要考虑轮胎胶块的传热系数较低，一旦马上进入500℃以上的高温环境，胶块表面立刻产生焦化，不利于炭黑的质量，首先进入200℃-400℃环境的低温热裂解室内，胶块在低温热裂解(10-30)分钟后，胶块外部表层温度才能初步达到裂解的程度，其内部温度也在缓慢升高，但是还远未达到裂解的温度值，再进入第二阶段的高温热裂解，胶块在500℃-800℃环境中被继续快速加热裂解，在(10-30)分钟的加热裂解过程中，控制胶块裂解到30％到50％的程度，随即进入微波裂解室裂解，处于500℃-800℃环境中的胶块在微波能的作用下，(10-30)分钟可以快速全部彻底裂解。

本实用新型先将胶块热裂解到30％到50％的程度后，再进入500℃-800℃环境中的微波裂解室，主要考虑微波能由内向外的加热特性，热裂解的胶块此时在微波能的作用下，胶块内部可以瞬时升温裂解，同时加速其他没有完全裂解的胶块全部裂解，实现胶块第三阶段最重要的均质化裂解。热裂解中的胶块由于其温度很高，较小功率的微波能就可以加速胶块裂解，从而达到了本实用新型传热裂解与微波裂解并用的废旧轮胎裂解方法的目标。充分结合了微波由内向外加热的特性和传热加热由外向内加热的特性，胶块裂解到30％到50％的程度，其表面阻碍微波能穿透的障碍得以消除，实现两种模式功能互补并用的裂解方法。

进行裂解前，先将废旧橡胶为破碎成50mm大小的胶块，对于废旧轮胎来说，该胶块中可以含有钢丝，在微波能的作用下，胶块中钢丝之间打火现象更有利于热能的聚集并加速其裂解，选择使用50mm的胶块主要从经济方面及传热方面考虑，胶块越小越有利于向胶块内部传热，而目前普遍使用的破碎机一次破碎就能将轮胎破碎成50mm左右的胶块，同时，胶块越小前期就需要更多的电力和设备处理，能耗增加。本实用新型同样可以用于完整废旧橡胶的裂解，如完整轮胎裂解。

本实用新型通过微负压技术将裂解过程中产生的裂解油气体抽出，微负压热裂解确保在生产过程中气体不外溢，提高热裂解效率，从根本上消除了由于气体外溢而引起的不安全隐患。本实用新型通过微负压技术将裂解过程中产生的裂解油气体连续抽出，微负压热裂解首先从根本上消除了由于气体外溢而引起的不安全隐患；第二，裂解室内的气相浓度相对较低，可以限制吸附在炭黑产物表面的碳氢化合物含量；第三，可以减少裂解气体在裂解室内的停留时间，减少发生二次反应几率。裂解过程中产生的裂解油气体采用真空泵抽出，低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室内保持-5kPa到-7kPa微负压环境，裂解室内的含氧量＜1％。

由于裂解过程中产生的裂解油气体中含有杂质，本实用新型先进行除杂质作业，再送入冷凝器进行油气分离，冷凝后的粗油被收集，可燃不凝气则经过脱离与净气装置净气处理后收集到可燃不凝气储罐。

本实用新型油气分离后收集的可燃不凝气作为加热低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室的燃料，本实用新型适合规模化生产要求，符合环保要求，仅在首次使用时，由于没有储存的可燃不凝气体，直燃热风炉需要外接天然气或其他燃料来加热高温循环热风和低温循环热风，当正常生产使用后，采用高效率的可燃性气体回收技术，自产的可燃不凝气体不仅可满足系统使用外，多余的可燃不凝气体作为能源储存起来备用，从而保证热裂解的热能供应，多要的可燃不凝气还可以制成液化石油气。可燃不凝气也可以用于发电供本实用新型使用。

本实用新型适合规模化工业化生产应用，本实用新型在裂解技术、裂解装备及裂解气、余热回用等处理技术及装备方面都有较大的技术创新。

附图说明

图1为本实用新型实施例一系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例一裂解方法流程图；

图3为本实用新型实施例二系统结构示意图(局部一)；

图4为本实用新型实施例二系统结构示意图(局部二)。

图中：1-喂料机；2-皮带秤；3-氮气密封旋转阀A；4-低温热裂解室；5-氮气密封旋转阀B；6-高温热裂解室；7-微波裂解室；8-氮气密封旋转阀C；9-微波源；10-高温循环热风管；11-高温循环热风回风管；12-直燃热风炉；13-高温循环热风余热交换器；14-高温热风循环风机；15-低温热风循环风机；16-可燃不凝气储存罐；17-脱硫与净气装置；18-冷凝器；19-旋风分离器；20-裂解油气体汇总管；21-低温循环热风管；22-低温循环热风回风管；23-氮气管；24-燃烧器；25-抑制器；26-真空泵。

101-皮带输送机；102-储料仓；103-下料拨辊；104-提升机；105-皮带秤；106-导料板；107-交替除氧料仓；108-下料管；109-低温热裂解室；1010-高温热裂解室；1011-微波裂解室；1012-微波源；1013-抑制器；1014-电加热板；1015-旋转编码器；1016-出料斗；1017-裂解油汽管道；1018-旋风分离器；1019-冷凝器Ⅰ；1020-冷凝器Ⅱ；1021-气液分离器；1022-暂储油罐；1023-地下储油罐；1024-油泵；1025-冷却螺旋输送机；1026-风机；1027-脱硫罐；1028-储气罐；1029-发电机组；1030-火炬；1031-冷却水管道；1032-循环水泵；1033-冷却塔；1034-制氮气机组；1035-充氮气管；1036-炭黑钢丝储箱；1037-系统设备控制柜；1038-网带输送机。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，本实用新型的裂解系统，包括进料装置、油气收集装置、除氧装置、加热装置，以及依次密封连接的低温热裂解室4、高温热裂解室6、微波裂解室7，微波裂解室7设置有微波源9，微波裂解室7的进、出料端还设置有防止微波泄露的抑制器25；低温热裂解室4、高温热裂解室6、微波裂解室7中都设置有不锈钢网带输送机。低温热裂解室4的出料端高于高温热裂解室6的进料端，通过氮气密封旋转阀B 5连接。高温热裂解室6与微波裂解室7串联在一起，高温热裂解室6的不锈钢网带面高于微波裂解室7的不锈钢网带面。微波裂解室8的出料口通过氮气密封旋转阀C 8与固体物回收装置(图中未示出)连接。

进料装置包括喂料机1、皮带秤2，喂料机1的出料口与皮带秤2的进料端连接，皮带秤2的出料口与低温热裂解室4的进料口通过氮气密封旋转阀A3连接。

加热装置包括直燃热风炉12、高温循环热风风机14、低温循环热风风机15、高温循环热风余热交换器13，直燃热风炉12具有燃烧器24。低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室中设置有供热风流通的管道(图中未示出)；高温循环热风风机14、低温循环热风风机15分别与高温循环热风余热交换器13的进气口一、进气口二(图中未用附图标记标出)连接；高温循环热风余热交换器13的出气口一(图中未用附图标记标出)与直燃热风炉12的进口连接，高温循环热风余热交换器13的出气口二(图中未用附图标记标出)通过低温循环热风管21与低温热裂解室4的管道(图中未示出)的进气端连通，该管道的出气端通过低温循环热风回风管22与低温循环热风风机15连通；直燃热风炉12的的出口通过高温循环热风管10与高温热裂解室6、微波裂解室7中的管道(图中未示出)的进气端连通，高温热裂解室、微波裂解室中的管道的出气端通过高温循环热风回风管11与高温循环热风风机14连通。从图1中可以看出，高温循环热风管10分别与高温热裂解室、微波裂解室中的管道的进气端连接，高温循环热风回风管11分别与高温热裂解室、微波裂解室中的管道的出气端连接，也就说，该图中的高温热裂解室、微波裂解室中的管道不是连通的，需要说明的是，根据具体的设计需要，高温热裂解室、微波裂解室中的管道可以是相互连通的。

油气收集装置包括依次连接的旋风分离器19、冷凝器18、真空泵26、脱硫与净气装置17。旋风分离器19通过裂解油气体汇总管20与低温热裂解室4、高温热裂解室6、微波裂解室7的油气体出口连接。脱硫与净气装置17与可燃不凝气储存罐16连接，可燃不凝气储存罐中的气体可以用于生产液化石油气，也可以作为燃烧器24的燃料，即，可燃不凝气储存罐16与燃烧器24连接。

本实用新型使用氮气将低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室调整为无氧或贫氧(氧含量小于1％)状态。除氧装置包括氮气储罐，氮气储罐通过氮气管23与低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室、氮气密封旋转阀A、氮气密封旋转阀B、氮气密封旋转阀C连接，向其中通入氮气。

结合图1、2，本实用新型废旧轮胎传热裂解与微波裂解相结合的复合裂解方法，具体实施步骤如下：

预热阶段：首先高温循环热风风机14和低温循环热风风机15启动运行，随后直燃热风炉12的燃烧器24点火工作，将高温循环热风加热，在高温循环热风风机14的作用下，空气气体经过高温循环热风管10、高温热裂解室6、微波裂解室7、高温循环热风回风管11、高温循环热风回风余热热交换器13和直燃热风炉12内，在一个大的闭环加热系统中气体被连续快速升温，直到高温循环热风达到设定值的600-900℃。加热高温循环气体的过程中，利用高温循环热风回风余热换热器13加热低温循环热风，在低温循环热风风机15的作用下，低温循环热风通过低温循环热风管21、低温热裂解室4、低温循环热风回风管22和高温循环热风回风余热换热器13之间循环加热，达到设定值的300-500℃。

当全部裂解室内温度全部达到设定值时(低温热裂解室处于200-400℃，高温热裂解室、微波裂解室处于500-800℃)，在线检测仪也在连续检测各个裂解室内含氧量，并通过氮气管23控制向需要降低氧含量的裂解室内充入氮气，直到裂解室内的含氧量控制在1％以内。

生产阶段：轮胎胶块经过流量控制单元，即喂料机1和皮带秤2，连续经过氮气密封旋转阀A3送入低温热裂解室4，在200-400℃的环境中进行热裂解10-30分钟左右，同时裂解油气体基于微负压被连续抽出低温热裂解室4，胶块在这一过程中裂解的程度控制在0.5％-5％左右；然后胶块通过氮气密封旋转阀B5进入高温热裂解室6，在500-800℃的环境中继续进行裂解10-30分钟左右，同时裂解油气体基于微负压被连续抽出高温热裂解室6，胶块在这一过程中裂解的程度控制在30％-50％左右；还处于热裂解状态的胶块随即进入500-800℃环境中的微波裂解室7，再次进行微波裂解10-30分钟左右，在微波源9施加的微波能作用下，胶块100％被彻底均匀裂解，裂解油气体被连续抽出微波裂解室7，裂解后的炭黑与钢丝通过氮气密封旋转阀C 8出料，然后冷却并分离处理，为了防止微波泄漏，在微波裂解室7进出料的两端均设有抑制器25。

在连续生产过程中，在真空泵26的作用下，低温热裂解室4、高温热裂解室6和微波裂解室7处于-0.005MPa微负压状态(负压不能过大，否则会将炭黑吸出)，低温热裂解室4、高温热裂解室6和微波裂解室7中产生的裂解气体被集中到裂解油气体汇总管20，裂解油气体先经过旋风分离器19除去气体中杂质，再进入冷凝器18进行油气分离，其中不凝气体经过脱硫与净气装置17处理后，可燃不凝气体一部分用作直燃热风炉12的燃烧器24的燃料，多余部分储存或制成液化石油气。

结束阶段：首先关闭直燃热风炉12的燃烧器24，在高温循环热风风机14、低温循环热风风机15的作用下，不断冷却整个系统温度，直到高温热裂解室6、微波裂解室7等内的温度降低到120℃以下之后全部停机结束。

实施例二：

如图3、4所示，本实用新型的裂解系统，包括进料装置、油气收集装置、除氧装置、加热装置，以及串联为一体的低温热裂解室109、高温热裂解室1010、微波裂解室1011，微波裂解室1011设置有微波源1012，微波裂解室1011的进、出料端还设置有防止微波泄露的抑制器1013；低温热裂解室109、高温热裂解室1010、微波裂解室1011共用一条不锈钢网带输送机1038。

进料装置包括皮带输送机101、储料仓102、下料拨辊103、提升机104、皮带秤105、导料板106、交替除氧料仓107、下料管108。皮带输送机101的出料口与储料仓102的进料口连接，下料拨辊103将储料仓102中的胶块拨入提升机104的料盒中，提升机104将胶块送入皮带秤105，交替除氧料仓107具有两个料仓，皮带秤105上胶块经导料板106进入交替除氧料仓107的其中一个料仓，此时该料仓的底部的闸阀处于关闭状态，其进料端的闸阀已开启，胶块顺利进入料仓，当料位达到设置的上限时，进料端的闸阀关闭，充氮气管1035开始从底部往仓内充氮气，同时开启上部的排气管阀，让仓内空气排出并达到含氧量＜1％时，料仓的底部的闸阀自动打开，胶块落到网带输送机1038上方的下料管108内，随着网带的移动，下料管108内的胶块也跟着移动，逐步落到网带上。下料管108上设置料位监测装置，料位监测装置测得的料位信号用来控制交替除氧料仓107供料的指令，并始终保持下料管108内的胶块量充足，使得裂解室网带输送机网带上的胶块不间断，所以，生产过程交替除氧料仓7的其中一个料仓一直保持满料状态，两个料仓交替向裂解室的网带输送机供料。

本实施例的加热装置采用电加热板进行电加热，电加热板1014安装在网带输送机1038的上、下网带之间，根据每个裂解室的长度分别设置5到7个电加热板，每个裂解室内的温度可分别控制。电加热板1014由发电机组1029供电。

油气收集装置包括旋风分离器1018、冷凝器Ⅰ1019、冷凝器Ⅱ1020、气液分离器1021、暂储油罐1022、地下储油罐1023、罗茨风机1026、脱硫罐1027、储气罐1028，低温热裂解室109、高温热裂解室1010、微波裂解室1011通过裂解油气管道1017与旋风分离器1018连接，旋风分离器1018、冷凝器Ⅰ1019、冷凝器Ⅱ1020、气液分离器1021依次连接，气液分离器1021还分别与冷凝器Ⅰ1019、经罗茨风机1026后与脱硫罐1027连接，脱硫罐1027连接储气罐1028，储气罐1028通过管道连接发电机组1029、火炬1030。冷凝器Ⅰ1019、冷凝器Ⅱ1020与暂储油罐1022连接，暂储油罐1022连接地下储油罐1023，利用油泵1024将储油罐1023中的油泵入油罐车运走。本实施例还设置了冷却塔1033，冷却塔1033通过冷却水管道1031与冷凝器Ⅰ1019、冷凝器Ⅱ1020、冷却螺旋输送机1025等连接，冷却水管道1031上设置有循环水泵1032。

本实用新型使用氮气将低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室调整为无氧或贫氧(氧含量小于1％)状态。除氧装置包括制氮气机组1034，制氮气机组1034产生的氮气通过充氮气管1035向低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室、交替除氧料仓等中通入氮气。

固体物回收装置包括冷却螺旋输送机1025，微波裂解室1011的出料端设置有出料斗1016，出料斗1016与冷却螺旋输送机1025连接，裂解后产生的固体物经冷却螺旋输送机冷却输送至炭黑钢丝储箱1036中。

本实施例工作流程如下：

预热阶段：首先系统设备由系统设备控制柜1037发出启动预热指令程序，制氮气机组1034开始生产氮气，待氮气储罐里的压力稳定后，控制阀开启充氮气管1035向低温热裂解室109，高温热裂解室1010以及微波裂解室1011内充氮气气体，同时，上述三个区的电加热板1014按分别预设的300℃、520℃、520℃温度开始通电加热，安装在裂解室内的氧气检测器以及温度传感器，随时检测到室内的含氧量以及温度值，在加温的同时裂解室内的网带输送机1038也开始启动运行。另外，冷却塔1033、循环水泵1032开始通过冷却水管道1031往冷凝器Ⅰ1019、冷凝器Ⅱ1020以及冷却螺旋输送机1025等泵水。当各裂解室内的温度达到设定值时，而且室内含氧量＜1％时，就可以进入生产阶段。

生产阶段：启动进料端设备，将轮胎破碎的胶块通过皮带输送机101输送到储料仓102中，变频器控制下料拨辊103将胶块拨落入提升机104的料盒里，胶块经过皮带秤105经导料板106进入交替除氧料仓107其中一个料仓，此时该料仓的底部的闸阀处于关闭状态，进料端的闸阀已开启，胶块顺利进入料仓，当料位达到设置的上限时，进料端的闸阀关闭，充氮气管1035开始从底部往仓内充氮气，同时开启上部的排气管阀，让仓内空气排出并达到含氧量＜1％时，料仓的底部的闸阀自动打开，胶块落到裂解室网带输送机上方的下料管108内，随着网带的移动，下料管108内的胶块也跟着移动，通过调整下料管108出料开口的尺寸，可以控制摊铺在网带上胶块的高度与宽度尺寸，另外，下料管108上的料位信号用来控制交替除氧料仓107供料的指令，并始终保持下料管108内的胶块量充足，使得裂解室网带输送机网带上的胶块不间断，所以，生产过程交替除氧料仓107的其中一个料仓一直保持满料状态。

胶块连续经过送入低温热裂解室109，在300℃的环境中进行热裂解12分钟，胶块在这一过程中裂解的程度控制在0.5％左右，同时裂解油气体基于微负压被连续抽出；然后胶块进入高温热裂解室1010，在520℃的环境中继续进行裂解14分钟，胶块在这一过程中裂解的程度控制在30％-50％，同时裂解油气体基于微负压被连续抽出高温热裂解室1010；还处于热裂解状态的胶块随即进入520℃环境中的微波裂解室1011，在旋转编码器1015的精准控制下，微波源开始工作并再次进行微波裂解10分钟左右，在微波源1012施加的微波能作用下，胶块100％被彻底均匀裂解，裂解油气体被连续抽出微波裂解室1011，裂解后的炭黑与钢丝落入出料斗1016内，然后进入冷却螺旋输送机1025进行冷却，之后储存在炭黑钢丝存储箱内。为了防止微波泄漏，在微波裂解室1011进出料的两端均设有抑制器1013。

在连续生产过程中，罗茨风机1026的电机在变频器的控制下，低温热裂解室109、高温热裂解室1010和微波裂解室1011内都处于-5kPa到-7kPa微负压状态，产生的裂解油汽体被汇集到裂解油汽管道1017，裂解油气体先经过旋风分离器1018除去气体中杂质，再先后进入冷凝器Ⅰ1019、冷凝器Ⅱ1020以及气液分离器1021进行油汽分离，裂解油流入暂储油罐1022，当暂储油罐1022中的油液位达到80％时，自动开启通往地下储油罐1023的闸阀，储油罐1023的油通过油泵1024输送到油罐车。之后的可燃不凝气体经过脱硫罐1027处理后进入储存罐1028，通过减压稳压的可燃不凝气供给发动机组1029发电，并为全部裂解系统设备提供电力，多余电力可以卖给国家电网，另外，如果万一发电机出现故障，可立即自动控制管道阀使可燃不凝气切换到火炬1030燃烧掉。

结束阶段：正常情况下，裂解系统设备一旦开始生产一般连续工作至少几个月以上，这样才最为经济，需要维护维修时才考虑停机。

首先关闭全部电加热板1014，待系统设备温度传感器检测的裂解室内温度低于150℃时，全部用电设备断电停机。

本实用新型的裂解系统传热系统优劣的最主要指标是传热面积和传热系数，因此对裂解设备设计优化的目标是：在确保正常传质、传热以及充分裂解的前提下，达到最大的有效传热面积和最高的传热系数，所以在裂解设备的设计上，比如：物料堆积厚度与宽度，输送机不锈钢网带的选型以及热风的传热管道等都要达到上述要求。

通过本实用新型废旧轮胎传热裂解与微波裂解相结合的复合裂解方法的实施，有效的降低了传热裂解与微波裂解的能耗，尤其轮胎胶块在热裂解之后再经过微波裂解，进一步提高了整体裂解均匀性，炭黑产品质量也有很大的提升，可以得到43％的燃料油、35％的炭黑、10％的钢丝和12％的可燃性气体(其中一部分自用)，实现了废旧轮胎处理循环经济及节能减排技术要求。

总之，通过本实用新型废旧轮胎传热裂解与微波裂解相结合的复合裂解方法的实施，有效的降低了传热裂解与微波裂解的能耗，取得可观经济效益与社会效益，将废轮胎造成的"黑色污染"变为再生资源，以原料状态进入生产循环中去，减少温室气体排放，既是环境治理，又是资源综合再生利用，是典型的低碳循环经济可持续发展的实例。

以目前本实用新型的废旧轮胎裂解方法的1000kg/h系统设备为例：1000kg废旧轮胎胶块可以获得如下产品：

1、约40％的裂解燃料油，综合指标符合SH/T0356-1996标准中4#轻燃料油。热值高、综合指标好，可作为燃料用于各类工业加热炉等使用；

2、约40％炭黑可作为橡胶制品的补强剂和填充剂。若经活化造粒后，多项指标已达到和超过N660工业炭黑的标准，可以替代N660常规橡胶用炭黑，此炭黑可用于斜胶轮胎中内层帘布胶、胎侧胶，钢丝子午胎气密层胶以及内胎胶等配方中，可大幅度降低轮胎加工材料成本。

3、约10％钢丝可回收作为基础钢材进一步加工使用或作为废钢直接销售。

4、近10％不凝可燃气经脱硫净化系统净化后供发电机组发电系统设备自用，并且有富余电力。按10％比例1000公斤产气100公斤，大概密度0.76kg/每立方米，就是131.6立方/每小时可燃气。配套发电机每立方气平均可发4度电，这样131.5x4＝526度电，完全可满足项目系统设备约240度电/每小时的用电需求，并且有富余电力外供或外卖。

本实用新型同样可以用于其他有机物，如塑料等的裂解。

Claims (16)

1.一种废旧橡胶裂解系统，其特征在于：包括进料装置、油气收集装置、除氧装置、加热装置，以及依次密封连接的低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室，所述微波裂解室设置有微波源；所述进料装置与低温热裂解室进料口密封连接；所述油气收集装置与低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室连接；所述除氧装置与低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室连接，用于使低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室处于无氧或贫氧状态；所述加热装置用于对低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室进行加热。

2.如权利要求1所述的废旧橡胶裂解系统，其特征在于：所述高温热裂解室与微波裂解室串联为一体，高温热裂解室内的输送带高于微波裂解室内的输送带；所述低温热裂解室通过惰性气体密封旋转装阀与高温热裂解室连接。

3.如权利要求1所述的废旧橡胶裂解系统，其特征在于：所述低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室串联为一体，共用一条输送带。

4.如权利要求1、2或3所述的废旧橡胶裂解系统，其特征在于：所述油气收集装置包括依次连接的旋风分离器、冷凝器、脱硫与净气装置，所述旋风分离器与所述低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室连接。

5.如权利要求4所述的废旧橡胶裂解系统，其特征在于：所述油气收集装置还包括真空泵，所述冷凝器通过真空泵与所述脱硫与净气装置连接。

6.如权利要求1、2或3所述的废旧橡胶裂解系统，其特征在于：所述油气收集装置包括依次连接的旋风分离器、冷凝器、气液分离器、风机、脱硫罐，还包括储油罐，所述储油罐与冷凝器、气液分离器连接，所述旋风分离器与所述低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室连接。

7.如权利要求1、2或3所述的废旧橡胶裂解系统，其特征在于：加热装置包括余热交换器、直燃热风炉、高温循环热风风机、低温循环热风风机；所述低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室中设置有供热风流通的管道；

所述高温循环热风风机、低温循环热风风机分别与余热交换器进气口一、进气口二连接；所述余热交换器的出气口一与直燃热风炉的进口连接，所述余热交换器的出气口二与低温热裂解室的管道的进气端连通，该管道的出气端与所述低温循环热风风机连通；所述直燃热风炉的的出口与高温热裂解室、微波裂解室中的管道的进气端连通，高温热裂解室、微波裂解室中的管道的出气端与所述高温循环热风风机连通。

8.如权利要求7所述的废旧橡胶裂解系统，其特征在于：所述油气收集装置分离出的可燃不凝气作为所述直燃热风炉的燃料。

9.如权利要求1、2或3所述的废旧橡胶裂解系统，其特征在于：所述加热装置为电加热装置，该电加热装置安装在低温热裂解室、高温热裂解室、微波裂解室的输送带的上、下网带之间。

10.如权利要求1、2或3所述的废旧橡胶裂解系统，其特征在于：所述油气收集装置分离出的可燃不凝气储存在储气罐中，储气罐通过管道与发电机组、火炬连接。

11.如权利要求1、2或3所述的废旧橡胶裂解系统，其特征在于：所述进料装置包括喂料机以及与所述喂料机连接的皮带秤，该皮带秤的出料端与所述低温热裂解室通过惰性气体密封旋转阀连接。

12.如权利要求1、2或3所述的废旧橡胶裂解系统，其特征在于：所述进料装置包括皮带秤、导料板、交替除氧料仓、下料管，所述下料管与低温热裂解室的进料口密封连接，所述交替除氧料仓具有至少两个料仓，所述导料板将皮带秤输送来的废旧橡胶交替导入交替除氧料仓的两个料仓，所述下料管与交替除氧料仓的料仓的出料口对应，废旧橡胶从料仓的出料口进入下料管。

13.如权利要求12所述的废旧橡胶裂解系统，其特征在于：所述进料装置还包括皮带输送机、储料仓、下料拨辊和提升机，所述皮带输送机与储料仓连接，所述提升机与皮带秤连接，所述下料拨辊将储料仓中的废旧橡胶拨入提升机。

14.如权利要求12所述的废旧橡胶裂解系统，其特征在于：所述下料管的出料开口的尺寸可调。

15.如权利要求1、2或3所述的废旧橡胶裂解系统，其特征在于：还包括固体物回收装置，该固体物回收装置与所述微波裂解室的出料口通过惰性气体密封旋转阀连接。

16.如权利要求1、2或3所述的废旧橡胶裂解系统，其特征在于：还包括固体物回收装置，该固体物回收装置包括冷却螺旋输送机，所述冷却螺旋输送机与设置在微波裂解室出料口的出料斗连接。